Моделирование работы промышленной установки каталитического крекинга. Диссертация тема работы Моделирование работы промышленной установки

• Название: Диссертация тема работы Моделирование работы промышленной установки
• Анкор: Моделирование работы промышленной установки каталитического крекинга
• Дата: 13.04.2022
• Размер: 1.1 Mb.
• Имя файла: TPU164242.docx
• Тип: Диссертация; #468858
• страница: 8 из 18

Катализаторы процесса каталитического крекинга

Применение цеолита в катализаторах FCC в начале 60 годов прошлого века стало одним из важнейших достижений в истории развития каталитического крекинга. Цеолитные катализаторы были и остаются экономически наиболее выгодными для использования в нефтепереработке. Промышленные катализаторы крекинга можно разделить на три класса:

1. 
   природные алюмосиликатные, обработанные кислотой;
   
2. 
   комбинации аморфных синтетических алюмосиликатов;
   

[32].

3. 
   кристаллические синтетические алюмосиликатные катализаторы
   

Сегодня на промышленных установках применяются большей частью

катализаторы 3-го класса или смеси катализаторов 2-го и 3-го классов [33] представленных в таблицах 1.4 и 1.5:

Таблица 1.4 – Сравнение аморфных и цеолитных катализаторов

Характеристики	Катализаторы
	Аморфные	Цеолитные
Кокс, %масс.	4	4
Глубина превращения, %об.	55	65
Бензин С6, %об.	38	51
Газы С1 – С2, %масс.	7	6
Газ С3 – С4, %об.	17	16

Высокая активность цеолитных катализаторов позволила сократить время реакции крекинга. Отложение кокса негативно влияет на активность и избирательность катализатора приводит к минимуму. Для каталитического действия достаточно, чтобы цеолитный катализатор составлял 10 – 25 % [35] от всей загрузки катализатора. На большинстве промышленных установок в загружаемый катализатор включают от 15 до 25 % цеолитов, что позволяет соединить преимущества цеолитных и аморфных катализаторв: высокую активность и селективность по бензину.

Таблица 1.5 – Цеолиты типов Y в катализаторах [34]

Цеолиты типа Y	Основные свойства
С замещением катионами редкоземельных металлов (REY)	Наивысший выход бензина.
Ультрастабильные (USY)	Наивысшее октановое число, низкое число переноса иона водорода, наилучшая избирательность к коксу.
Ультрастабильные с заменой катионами редкоземельных металлов (RE USY)	Наилучший баланс между выходом и октановым числом бензина, лучшая селективность по коксу.

Производители выпускают ряд катализаторов, повышающих октановое число (на 0,5 – 1,5 единицы) производимого бензина, стойких к дезактивации серой или металлами сырья и улучшающих возраст серы из регенератора в реактор.

В работе японских ученных [35] было исследован катализатор, который представляет собой смесь, включающую:

1. 
   катализатор в форме частиц, полученный однородным диспергированием кристаллического алюмосиликатного цеолита в неорганической оксидной матрице;
   
2. 
   катализатор аддитивного типа в форме частиц, дезактивирующий металлы, отравляющие катализатор и содержащиеся в нефтяном сырье, в котором карбонат кальция со средним диаметром частиц от 0,001 до 30 мкм, количество указанного карбоната кальция составляет от 30 до 70% в расчете на сухое вещество. Отношение катализатор/катализатор аддитивного типа составляет от 99,0/0,1 до 50/50. Катализатор имеет пониженную селективность по водороду и коксу и может давать бензин и фракцию легкого рециклового газойля с высоким выходом, без снижения октанового числа. Выход продуктов составил: бензин – 43,73; жирный газ – 12,97; ЛГ – 27,98; кокс – 2,4; ОЧ ИМ – 89,81; конверсия – 60. Катализатор FCC может иметь значительно улучшенный срок службы до отравления металлами
   

Данное исследование [37] относится к приготовлению катализаторов, глубокого КК нефтяных фракций для производства олефинов C₂-C₄ и высокооктанового бензина. Предлагаемый катализатор содержит ультрастабильный цеолит Y, цеолит HZSM-5, а в качестве компонентов матрицы используют бентонитовую глину и аморфный алюмосиликат, гидроксид алюминия и аморфный алюмосиликат. Условия реакции для оценки микроактивности образцов катализатора следующие:

• 
  температура 536°С;
  
  • 
    кратность циркуляции катализатора 7,0;
    
• 
  весовая скорость подачи сырья 17,5 ч^-1;
  
• 
  время подачи сырья 30 с.
  

Катализатор содержит 30,0 мас.% бентонитовой глины, 30,0 мас.% аморфного алюмосиликата и 40,0 мас.% цеолита HZSM-5. При данном составе выход продутов в масс.% составил: газ – 30,7; бензин – 43,5; ЛГ – 13,4; ТГ – 6,3;

С₁ – С₂ – 4,6; ППФ – 10,0; ББФ – 16,1; кокс – 6,1; конверсия – 80,3. Данный катализатор, обеспечивающего высокий выход как олефинов С₂-С₄, так и бензина.

Данная [38] работа относится к композиции катализатора для КК. Композиция включает:

1. 
   от 12 до 60 мас.% цеолита Y-типа;
   
2. 
   от 0.5 до 6 мас.% редкоземельного элемента;
   
3. 
   около 10 мас.% пентасила (ZSM – 5), причем весовое соотношение пентасил: цеолит Y-типа составляет, около 0,25, но не более чем 3,0;
   
4. 
   цеолит Y-типа и пентасил составляют, около 35 мас.% от массы всей каталитической композиции.
   

Выходы пропилена более чем 16% достигались при комбинациях, содержащихся между 70% катализатор A-Stm/30% катализатора B-Stm и 30% катализатор A-Stm/70% катализатора B-Stm. Выходы бензина для этих комбинаций все были менее чем 35% по весу. Комбинации с менее чем 30% катализатора A-Stm (13,65% Y цеолит) показывают значительные потери в кубовом остатке крекинга и конверсии. Комбинации с менее чем 30% катализатора B-Stm (12% ZSM-5) производят низкие количества пропилена и СНГ. Результат: изобретение позволяет повысить выход легких олефинов.

Изобретение [39] относится к комплексному способу превращения углеводородных фракций, включающему следующие стадии:

1. 
   проведение крекинга с псевдоожиженным катализатором (FCC) углеводородной фракции с получением смеси, содержащей легкий газойль (ЛГ);
   
2. 
   разделение смеси, с целью выделения одной фракции ЛГ и фракции тяжелого газойля (ТГ);
   
3. 
   повторную подачу фракции ТГ на стадию FCC;
   
4. 
   проведение гидроочистки фракции ЛГ;
   
5. 
   проведение реакции продукта, полученного на стадии, с водородом, в присутствии каталитической системы, включающей: а) один или более металлов, выбранных из Pt, Pd, Ir, Ru, Rh и Re; b) алюмосиликат кислой природы,
   

выбранный из цеолита и полностью аморфного микро-мезопористого алюмосиликата, имеющего мольное соотношение SiO₂/Al₂O₃ в диапазоне от 30 до 500, площадь поверхности более чем 500 м2/г, объем пор в диапазоне от 0,3 до 1,3 мл/г, средний диаметр пор менее 40 А, при этом стадию крекинга с псевдоожиженным катализатором проводят при температуре в диапазоне от 490 до 530°С. На стадии крекинга с псевдоожиженным катализатором температура предварительного нагрева питающего потока находится в диапазоне от 240 до 350°С. Выход продуктов составил: бензин – 43,5; ЛГ – 23,8; ТГ – 8,5; жирный газ – 16,1; сухой газ – 3,6; степень превращения – 67,7. Данный катализатор направлен на высокий выход жидких продуктов и также – получение смесей обладающие высоким топливным качеством.

Авторами [40] выдвинуто изобретение, которое относится к КК углеводородов. Состав катализатора состоит из: 0,01-5,0 масс. % MnO₃ и 1 – 15 масс.% P₂O₅ одновременно добавляют к компонентам катализатора, где компоненты катализатора содержат 1 – 50 масс.% цеолита, 21 – 70 масс.% глины и 1 – 40 масс.% неорганического оксида и где оба MnO₂ и P₂O₅ вводят в каждый из компонентов катализатора, таких как ZSM-5 цеолит, глина и неорганический оксид. для достижения высокого выхода легких олефинов кислотные центры цеолита обрабатывают Mn и для достижения таким образом обработанным цеолитом высокой активности в структуре катализатора. Катализатор в КК направлен на увеличение выхода продуктов и повышения ОЧ. Выход продуктов зависит от состава и добавок к катализатору и какого продукта НПЗ хочет получить больше. Цеолитные катализаторы оказываются более активными и более селективными по сравнению с аморфным алюмосиликатным катализатором. Большая степень активности и селективности означает больший выход жидкого продукта и дополнительную производительность крекинга.